平面光波導(dǎo)PLC是英文Planar Lightwave Circuit的縮寫，是平面光波導(dǎo)技術(shù)。早在幾年前，平面光波導(dǎo)技術(shù)就能夠使光子在晶圓中傳輸，并已在WDM系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，主要是陣列波導(dǎo)光柵（AWG）復(fù)用/解復(fù)用模塊。近日，河南仕佳光子科技有限公司安俊明博士發(fā)表了《PLC光無源器件的現(xiàn)狀及展望》，針對PLC光無源器件的技術(shù)現(xiàn)狀作了闡述。

　　PLC光無源器件技術(shù)的第一類

　　第一類是波分復(fù)用器-平面光波導(dǎo)器件，其中又分為刻蝕衍射光柵EDG、微環(huán)諧振器解復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵AWG和光子晶體解復(fù)用器這幾大類。

　　安博士還介紹了AWG的工作原理，其中AWG芯片是主干網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、光互連的關(guān)鍵芯片。不同材料系的AWG性能參數(shù)也不同，其中二氧化硅波導(dǎo)的折射率差為0.75%，波導(dǎo)尺寸為6 mm′6mm，彎曲半徑為5mm，40通道芯片尺寸為45mm′20mm，最大的優(yōu)點是，單獨使用的損耗低；SOI波導(dǎo)的折射率差為40%，波導(dǎo)尺寸為500nm′200nm，彎曲半徑為5mm；16通道芯片尺寸為580mm′170mm，屬于集成使用，亞微米加工，因此耦合難度大；InGaAsP/InP波導(dǎo)的尺寸為2.5 m m′0.5mm，彎曲半徑為500mm，屬于集成使用，損耗稍高，但是價格貴。

　　硅基二氧化硅AWG需要克服三大難點：均勻的材料生長、相位控制以減少串?dāng)_及退火應(yīng)力補償，其最大通道數(shù)高達512通道。

　　Si納米線波導(dǎo)AWG的波導(dǎo)尺寸在300nm-500nm，Ghent大學(xué)制備出了8通道、400GHz硅納米線AWG，尺寸僅為200mm′350mm，器件插損僅-1.1dB，串?dāng)_為-25dB。

　　硅納米線AWG關(guān)鍵工藝在于電子束曝光或深紫外曝光和ICP干法刻蝕，需要克服三大難點：EB光刻密集納米線波導(dǎo)均勻性、EB寫場拼結(jié)問題(斷開或錯位) 及EB光刻、ICP刻蝕側(cè)壁光滑性。

　　64通道、50GHz InP AWG的禁帶為1.05 mm，GaInAsP為0.5 mm厚，上面覆蓋1.5 mm厚的InP。深脊型波導(dǎo)寬度為2.55 mm，刻蝕深度為4.5 mm。NTT采用深脊型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)偏振無關(guān)，其尺寸為3.6mm′7.0mm；輸入/輸出波導(dǎo)展寬為4 mm；輸出波導(dǎo)間隔為25 mm；陣列波導(dǎo)彎曲半徑為500 mm；輸入/輸出波導(dǎo)彎曲半徑為250 mm；插損在14.4-16.4dB間，串?dāng)_小于-20dB。

　　PLC光無源器件技術(shù)的第二類

　　第二類為PLC光分路器，屬于光纖到戶的核心光子器件。PLC平面波導(dǎo)型光分路器采用高度集成的制備技術(shù)，分路數(shù)最多達128路，采用光刻、生長和干法刻蝕工藝，在石英襯底上形成掩埋光波導(dǎo)，實現(xiàn)光功率分配，是光分路器生產(chǎn)的最佳技術(shù)。目前掌握這種技術(shù)的公司，國外有NTT、AiDi、Hitachi Cable、Wooriro、PPI、Fi-Ra，Neon、Corecross、QNIX、Enablence。還有一種采用玻璃基離子交換制備技術(shù)，該技術(shù)的工藝簡單、設(shè)備投資少，國外有法國的Teem Photonics公司和以色列ColorChip公司，國內(nèi)曾有報道浙江大學(xué)也掌握了該技術(shù)。

　　目前，PLC光分路器晶圓制備工藝流程分6大步驟共19個工序。依次為：芯區(qū)生長－退火、生長硬掩膜、光刻（涂膠、前烘、曝光、顯影、后烘）、刻蝕硬掩膜、去光刻膠、刻蝕芯區(qū)、去硬掩膜、清洗、生長上包層、退火（重復(fù)多次）。